JP2005160248A - ３レベルインバータ回路 - Google Patents

Abstract

【課題】接続手段を簡略化することができ、また、装置の小型・薄型化を図ることのできる３レベルインバータ回路を提供する。
【解決手段】スイッチング素子１〜４を内蔵した複数の素子パッケージ１〜４と、結合ダイオード５，６を内蔵した複数のダイオードパッケージ５，６とを載置面に配置し、各パッケージの接続端子を、積層接続板４０を介して接続するようにした３レベルインバータ回路において、複数の素子パッケージ１〜４をその入力側接続端子及び出力側接続端子が直線に沿うように配置して素子パッケージ列を形成すると共に、複数のダイオードパッケージ５，６を素子パッケージ列の配列方向と直交する方向に離間させて配置する。
【選択図】図５

Description

本発明は、３レベルインバータ回路に関するものであり、特に回路を構成するパッケージの配置に関するものである。

入力の直流電圧を切り刻んで出力電圧をパルス形状にし、そのパルスの数、間隔、幅などを制御し、目的とする３レベルの周波数の交流を出力するＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御の３レベルインバータ回路においては、近年、パワーデバイス用の素子として、小形・軽量化、低損失・高効率化、騒音・高調波・トルク変動防止、信頼性の向上等の観点から、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられている。

一方、このような３レベルインバータ回路において、各パッケージ間の配線インダクタンスの数値が大きいとターンオフサージ電圧が高くなることがある。そして、このターンオフサージ電圧をＩＧＢＴの安全動作領域以内に抑えられない場合には、ＩＧＢＴが破壊してしまう。
このターンオフサージ電圧を抑制する方法として、別途にコンデンサを用いて配線インダクタンスのエネルギーを吸収するスナバ回路を、各ＩＧＢＴと並列に接続する方法がある。しかしながら、配線インダクタンスが大きい場合、そのエネルギーを吸収するスナバ回路のコンデンサ容量も大きくなり、装置外形の大型化、装置コストの増加、部品数の増大による信頼性の低下、装置損失の増加等の問題を招くことになる。

このような問題を解消する１つの方法として、特許文献１には、以下の方法が提案されている。すなわち、特許文献１に記載の３レベル電力変換装置においては、同文献の図１に示されるように、中央に直流電源９を配置し、この直流電源９を通る直線に沿うように、第２のＩＧＢＴ２−第１の結合ダイオード５−第１のＩＧＢＴ１をこの順で配置し、これに対して直流電源９の反対側で直線に沿うように、第３のＩＧＢＴ３−第２の結合ダイオード５−第４のＩＧＢＴ４をこの順で配置する。そして、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４及び第１，第２の結合ダイオード５，５のすべての接続端子を一方向に向けて突出させ、電気的に絶縁された複数の平板状の配線板群（積層接続板）３０によって第１から第４のＩＧＢＴ１〜４及び第１，第２の結合ダイオード５，５の接続端子間に必要な電気的接続を行う。このような構成とすることにより、各パッケージの接続端子を直線に沿って配置してこれらの各接続端子間の配線を短くするとともに、流れる電流の往路と復路となる電流路の離間距離を小さくして、電流路に存在する配線インダクタンスを低減している。そして、スナバ回路を不要としている。

また、特許文献２に記載の３レベルインバータのパワーモジュールスタックにおいては、上述特許文献１に記載の装置と同じ目的、すなわち配線インダクタンスを低減するという目的と、これに加えて、素子を効率よく冷却する目的で、同文献の図１に示されるように、冷却用フィンベース１０の両面に夫々背面を対向させて第１のスイッチング素子１、第１のダイオード５及び第２のスイッチング素子２と、第４のスイッチング素子４、第２のダイオード６及び第３のスイッチング素子３とを各々順次接続順に配設し、フィンベース１０を囲って全体としてコ字形状になるように配置し、絶縁板を挟んで形成した接続板（積層接続板）で接続している。

さらに、特許文献３に記載の３レベル電力変換装置の主回路においては、同文献の図１に示されるように、同じく配線インダクタンスを低減する目的で、上アームユニット１のＩＧＢＴ２１のエミッタとＩＧＢＴ２２のコレクタとクランプダイオード４１のカソードとを直線上に配置し、これらの端子を接続導体１１で接続し、ＩＧＢＴ２１の電源側の接続導体７と中性点の接続導体９とを近づけて且つ平行に配置し、また交流側端子の接続導体１０と接続導体９とを近づけて且つ平行に配置し、下アームユニット２のＩＧＢＴ２３のエミッタとＩＧＢＴ２４のコレクタとクランプダイオード４２のカソードとを直線上に配置し、これらの端子を接続導体１２で接続し、ＩＧＢＴ２４の電源側の接続導体８と中性点の接続導体９とを近接して平行に配置し、また交流側端子の接続導体１０と接続導体９とを近接して平行に配置することで、電流路の配線インダクタンスを減少させている。
特許第３２２９９３１号公報（第３−４頁、第１図） 特開平１０−２０１２４９号公報（第５−６頁、第１図） 特開平１０−２８５９５０号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、高電圧の回路に使用する結合ダイオードにおいては接続端子カソード−アノード間に板状の絶縁バリアを有するものが多い。この絶縁バリアは接続端子の方向にも突出している。そのため、上述のようにスイッチング素子（ＩＧＢＴ）と結合ダイオードとを同一の直線上に並べると、絶縁バリアが積層接続板に干渉してしまう。そのため、各パッケージ間の電気的接続を単純な平板状の積層接続板で行うことができない。すなわち、積層接続板が複雑な形状となったり、別途スペーサが必要となったりする。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、スナバ回路を必要とすることなくターンオフサージ電圧を抑制することができるとともに、各部品間に必要な電気的な接続をする接続手段の構造を簡略化することができ、また、装置の小型・薄型化を実現することのできる３レベルインバータ回路を提供することを目的とする。

この発明の第１の発明に係る３レベルインバータ回路は、スイッチング素子を内蔵した複数の素子パッケージと、結合ダイオードを内蔵した複数のダイオードパッケージとを載置面に配置し、各パッケージの接続端子を、積層接続板を介して接続するようにした３レベルインバータ回路において、複数の素子パッケージをその入力側接続端子及び出力側接続端子が直線に沿うように配置して素子パッケージ列を形成すると共に、複数のダイオードパッケージを素子パッケージ列の配列方向と直交する方向に離間させて配置する。

この発明の第２の発明に係る３レベルインバータ回路においては、素子パッケージ列の一端側に直流電源を並設し、この直流電源の電源端子と素子パッケージ及びダイオードパッケージの接続端子との間を、少なくともダイオードパッケージのアノード端子及びカソード端子の中間部が露出するように積層接続板で覆って、電気的に接続する。
この発明の第３の発明に係る３レベルインバータ回路においては、複数の素子パッケージは、直流電源とは反対側から直流電源に向かって配列された第１、第２、第３及び第４の４つの素子パッケージで構成され、第１〜第４の素子パッケージの夫々は１つのスイッチング素子を内蔵し、複数のダイオードパッケージは、第２及び第３の素子パッケージの配列方向と直交する方向に所定距離離れて配置された第１及び第２のダイオードパッケージで構成され、第１及び第２のダイオードパッケージは１つの結合ダイオードを内蔵している。

この発明の第４の発明に係る３レベルインバータ回路においては、積層接続板は、直流電源の正極端子と第１の素子パッケージの正極側端子とを接続し、且つ第１〜第４の素子パッケージを覆う第１の導電性接続板部と、第１のダイオードパッケージのアノード端子及び第２のダイオードパッケージのカソード端子と直流電源の中間端子とを接続し、且つ第１〜第４の素子パッケージを覆う第２の導電性接続板部と、その他の端子を接続する第３の導電性接続板部とが絶縁板部を介して積層された構造を有する。

この発明の第５の発明に係る３レベルインバータ回路においては、第３の導電性接続板部は、第１の素子パッケージの負極側端子、第２の素子パッケージの正極側端子及び第１のダイオードパッケージのカソード端子を接続する第１の分割接続板と、第２の素子パッケージの負極側端子及び第３の素子パッケージの正極側端子を接続し、且つ交流出力端子を有する第２の分割接続板と、第３の素子パッケージの負極側端子、第４の素子パッケージの正極側端子及び第２のダイオードパッケージのアノードを接続する第３の分割接続板と、第４の素子パッケージの負極側端子と直流電源の負極端子とを接続する第４の分割接続板とで構成されている。

この発明の第６の発明に係る３レベルインバータ回路においては、複数の素子パッケージと複数のダイオードパッケージは、夫々２つのスイッチング素子を内蔵し、夫々細長状をなし、複数の素子パッケージは夫々長手方向を直線に直交して配置し、隣り合う２個の素子パッケージに対して、１個のダイオードパッケージを、３個のパッケージがコ字型となるように配置されている。

第１の発明においては、複数の素子パッケージをその入力側接続端子及び出力側接続端子が直線に沿うように配置して素子パッケージ列を形成すると共に、複数のダイオードパッケージを素子パッケージ列の配列方向と直交する方向に離間させて配置するので、複数の素子パッケージをダイオードパッケージを避け積層接続板で容易に接続することができる。

第２の発明においては、素子パッケージ列の一端側に直流電源を並設し、この直流電源の電源端子と素子パッケージ及びダイオードパッケージの接続端子との間を積層接続板で電気的に接続するので、素子パッケージの接続端子と直流電源の接続端子との間の積層接続板に形成される電流路において、往路と復路の離間距離を或る程度小さくすることができ、電流路に存在する配線インダクタンスを減少させることができる。また、少なくともダイオードパッケージのアノード端子及びカソード端子の中間部が露出するので、ダイオードパッケージが絶縁バリアを有するものであっても、積層接続板を平板状のものとすることができる。

第３の発明においては、第２及び第３の素子パッケージの接続端子と第１及び第２のダイオードパッケージの接続端子との間の配線を短くし配線インダクタンスを減少させることができる。さらに第１〜第４の素子パッケージの接続端子と直流電源の接続端子との間に形成される電流路において、往路と復路の離間距離を或る程度小さくすることができ、電流路に存在する配線インダクタンスを減少させることができる。

第４の発明においては、第１の導電性接続板部に形成される直流電源の正極端子と第１の素子パッケージとの間の電流路と、第１のダイオードパッケージのアノード端子及び第２のダイオードパッケージのカソード端子と直流電源の中間端子との間の電流路が違いに近づき且つ反対方向となるので、電流により発生する磁界が互いに打ち消し合うように作用し、配線インダクタンスがさらに低減される。

第５の発明においては、第１の素子パッケージの負極側端子、第２の素子パッケージの正極側端子及び第１のダイオードパッケージのカソード端子を接続する第１の分割接続板と、第２の素子パッケージの負極側端子及び第３の素子パッケージの正極側端子を接続し、且つ交流出力端子を有する第２の分割接続板と、第３の素子パッケージの負極側端子、第４の素子パッケージの正極側端子及び第２のダイオードパッケージのアノードを接続する第３の分割接続板と、第４の素子パッケージの負極側端子と直流電源の負極端子とを接続する第４の分割接続板とをそれぞれ平板状のものとすることができ、構造を簡略化できるのでコストダウンを図ることができる。
第６の発明においては、素子パッケージとダイオードパッケージは夫々２つのスイッチング素子を内蔵し、またコ字型となるように配置されているので、複数のスイッチング素子を面積効率よく、且つ各パッケージ間の配線を短くすることができる。

図１はこの発明の第１の実施形態の３レベルインバータ装置の素子パッケージ配置及びパッケージ間接続を示す構成図である。図１において、３レベルインバータ装置１００は、第１の３レベルインバータ回路１０１と第２の３レベルインバータ回路１０２とを有している。
第１の３レベルインバータ回路１０１と第２の３レベルインバータ回路１０２は、中心線γに対して線対称に形成されており、全く同様の回路構成を有している。そのため、第２の３レベルインバータ回路１０２の説明は省略し、第１の３レベルインバータ回路１０１のみの説明をする。

３レベルインバータ回路１０１は、スイッチング素子を内蔵した素子パッケージＩＧＢＴ（insulated Gate Bipolar Transistor）である４個の素子パッケージ１〜４（以下、単にＩＧＢＴとも言う）と、結合ダイオードを内蔵した２個のダイオードパッケージ５，６（以下、単に結合パッケージとも言う）と、直流電源９とを有している。そしてさらに、これらのパッケージを必要な箇所において相互に電気的に接続する接続手段（図１では配線として表されている）を有している。

第１から第４のＩＧＢＴ１〜４は、第１の直線αに沿って配置され素子パッケージ列を形成している。そして、直流電源９もほぼ直線αに沿って配置されている。４個のＩＧＢＴは、直流電源９の側から、第４のＩＧＢＴ４、第３のＩＧＢＴ３、第２のＩＧＢＴ２、第１のＩＧＢＴ１の順で配置されている。第１から第４のＩＧＢＴ１〜４は、概ね直線α上に配置されれば良いが、各ＩＧＢＴ１〜４の接続端子であるコレクタＣ及びエミッタＥは正確に直線α上に配置されていることが望ましい。

第１，第２の結合ダイオード５，６は、第１の直線αに対して中央線γとは反対側に所定の距離れて且つ第１の直線αに対して平行となる第２の直線βに沿って配置されている。さらに詳しくは、第１の結合ダイオード５は、第２の直線β上の第２のＩＧＢＴ２と対向する位置に配置され、また第２の結合ダイオード６は、第２の直線β上の第３のＩＧＢＴ３と対向する位置に配置されている。直流電源９は、コンデンサ７，８が直列に接続されて構成され、正極端子Ｐ、中間端子Ｍ及び負極端子Ｎが設けられている。直流電源９には、実際には電力供給用の結線が接続されているが図では省略している。本発明の特徴は、この第１，第２の結合ダイオード５が、直線状に並べられた第１から第４のＩＧＢＴ１〜４からずれた位置に配置されている点にあり、この点について説明して行く。

第１のＩＧＢＴ１のコレクタＣは直流電源９の正極端子Ｐに接続され、同エミッタＥは第２のＩＧＢＴ２のコレクタＣ及び第１の結合ダイオード５のカソードＫに接続されている。第１の結合ダイオード５のアノードＡは直流電源９の中間端子Ｍ及び第２の結合ダイオード６のカソードＫに接続されている。第２のＩＧＢＴ２のエミッタＥは交流出力端子ＡＣに接続されている。
また、第３のＩＧＢＴ３のコレクタＣは交流出力端子ＡＣに接続され、同エミッタＥは第４のＩＧＢＴ４のコレクタＣ及び第２の結合ダイオード６のアノードＡに接続されている。第２の結合ダイオード６のカソードＫは直流電源９の中間端子Ｍに接続され、第４のＩＧＢＴ４のエミッタＥは直流電源９の負極端子Ｎに接続されている。

図２は図１の３レベルインバータ回路１０１の回路図であり、同時に、３レベルインバータ回路１０１の６つのモード（モード１〜モード６）の各モードにおける電流経路を説明する図である。なお、図２中のＬ１〜Ｌ５は回路に存在する配線インダクタンスを示している。
図２（ア）は回路１０１がモード１からモード２へ変化する時の電流経路を説明する図である。ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２がオンし、ＩＧＢＴ３、ＩＧＢＴ４がオフした状態のモード１では、電流がコンデンサ７→配線インダクタンスＬ１→ＩＧＢＴ１→ＩＧＢＴ２→交流出力端子ＡＣの経路で流れる（電流（１））。

次に、状態がモード１からモード２へ変化するとき、ＩＧＢＴ１がターンオフし、電流は、中間端子Ｍ→配線インダクタンスＬ２→結合ダイオード５→配線インダクタンスＬ３→ＩＧＢＴ２→交流出力端子ＡＣの経路に転流する（電流（２））。このとき、配線インダクタンスＬ１を介してＩＧＢＴ１に流れていた電流（１）は減少し、逆に、配線インダクタンスＬ２、結合ダイオード５、配線インダクタンスＬ３を介してＩＧＢＴ２に流れる電流は増加する。従って、配線インダクタンスＬ１には電流（１）の減少率−ｄｉ／ｄｔによる電圧＝−ｄｉ／ｄｔ×Ｌ１＝Ｖ１が図示矢印の向きに誘起される。また、配線インダクタンスＬ２，Ｌ３には、それぞれ、電流（２）の増加率ｄｉ／ｄｔによる電圧＝ｄｉ／ｄｔ×Ｌ２＝Ｖ２，ｄｉ／ｄｔ×Ｌ３＝Ｖ３が同じく図示矢印の向きに誘起される。このため、この転流時には、ＩＧＢＴ１には、コンデンサ７の電圧＋Ｖ１＋Ｖ２＋Ｖ３の電圧がサージ電圧として印加されることになる。

図２（イ）は回路１０１がモード２からモード３へ変化する時の電流経路を説明する図である。モード２からモード３に変化するとき、ＩＧＢＴ２がターンオフするため電流（２）が減少し、配線インダクタンスＬ５を介してＩＧＢＴ３、ＩＧＢＴ４のフライホイールダイオードを流れる電流が増加する。この結果、配線インダクタンスＬ２，Ｌ３には電流（２）の減少率−ｄｉ／ｄｔによる電圧＝−ｄｉ／ｄｔ×Ｌ２＝Ｖ２，−ｄｉ／ｄｔ×Ｌ３＝Ｖ３が図示矢印の向きに誘起される。また配線インダクタンスＬ５には、電流（３）の増加率ｄｉ／ｄｔによる電圧＝ｄｉ／ｄｔ×Ｌ５＝Ｖ５が図示矢印の向きに誘起される。このため、この転流時に、ＩＧＢＴ２にはコンデンサ８の電圧＋Ｖ２＋Ｖ３＋Ｖ５の電圧がサージ電圧として印加されることになる。

図２（ウ）は回路１０１がモード４からモード５へ変化する時の電流経路を説明する図である。ＩＧＢＴ３、ＩＧＢＴ４がオンし、ＩＧＢＴ１、ＩＧＢＴ２がオフした状態のモード４では、電流は、交流出力端子ＡＣ→ＩＧＢＴ３→ＩＧＢＴ４→配線インダクタンスＬ５→負極端子Ｎの経路で流れている（電流（４））。次に、モード４からモード５へ変化するとき、ＩＧＢＴ４がターンオフし、電流が交流出力端子ＡＣ→ＩＧＢＴ３→配線インダクタンスＬ４→結合ダイオード２→配線インダクタンスＬ２→中間端子Ｍの経路に転流する（電流（５））。このとき、ＩＧＢＴ４を介して配線インダクタンスＬ５に流れていた電流（４）は減少し、逆に配線インダクタンスＬ４、Ｌ２を介して結合ダイオード２に流れる電流は増加する。従って、配線インダクタンスＬ５には電流（４）の減少率−ｄｉ／ｄｔによる電圧＝−ｄｉ／ｄｔ×Ｌ５が図示矢印の向きに誘起される。また、配線インダクタンスＬ２，Ｌ４には、それぞれ電流（５）の増加率ｄｉ／ｄｔによる電圧＝ｄｉ／ｄｔ×Ｌ２＝Ｖ２，ｄｉ／ｄｔ×Ｌ４＝Ｖ４が図示矢印の向きに誘起される。このため、この転流時には、ＩＧＢＴ４には、コンデンサ８の電圧＋Ｖ５＋Ｖ２＋Ｖ４の電圧がサージ電圧として印加されることになる。

図２（エ）は回路１０１がモード５からモード６へ変化する時の電流経路を説明する図である。モード５からモード６に変化するとき、ＩＧＢＴ３がターンオフするため電流（５）が減少し、配線インダクタンスＬ１を介してＩＧＢＴ１及びＩＧＢＴ２のフライホイールダイオードを流れる電流（６）が増加する。従って、配線インダクタンスＬ２，Ｌ４には電流（５）の減少率−ｄｉ／ｄｔによる電圧＝−ｄｉ／ｄｔ×Ｌ２＝Ｖ２，−ｄｉ／ｄｔ×Ｌ４＝Ｖ４が図示矢印の向きに誘起される。また、配線インダクタンスＬ１には、電流（６）の増加率ｄｉ／ｄｔによる電圧＝ｄｉ／ｄｔ×Ｌ１＝Ｖ１が図示矢印の向きに誘起される。このため、この転流時に、ＩＧＢＴ３には、コンデンサ７の電圧＋Ｖ２＋Ｖ４＋Ｖ１の電圧がサージ電圧として印加されることになる。

そして、上述の転流動作の中で最も配線インダクタンスが大きくなる時は、図２（イ）に示されたモード２からモード３への変化時と、図２（エ）に示されたモード５からモード６への変化時である。すなわち、図２（イ）に示された一点鎖線の電流路（ａ）及び、図２（エ）に示された二点鎖線の電流路（ａ）にサージ電圧が印加されるときである。そのため、上述の転流動作によるサージ電圧（ターンオフサージ電圧）を低減するには、電流路（ａ）及び（ｂ）における配線インダクタンスを小さくしてやればよい。そして、電流路の配線インダクタンスを小さくするには、その配線長さを短くするか、或いは、電流路を互いに近接する往復路で形成し、当該往復路を流れる電流により発生する磁界を互いに打ち消し合うようにすればよい。これに関しては、各パッケージ間の電気的な接続手段である積層バスバー４０の説明の際に詳しく述べる。

図３は図１に示す３レベルインバータ回路１０１の素子パッケージ配置に電流路（ａ）を一点鎖線で付記したものである。図４は同じく図１の素子パッケージ配置に電流路（ｂ）を二点鎖線で付記したものである。
図５は本実施形態の３レベルインバータ装置１００の回路１０１に相当する部分の斜視図である。図６は積層配線板の構造を説明する図５の分解斜視図である。本実施の形態においては、夫々のパッケージは、それぞれ１つの素子がパッケージされている。パッケージは各々矩形平板状の形状を成している。そして、各パッケージには、取付面と反対側の大面積の面（図５及び図６の上方の面）に接続端子が設けられている。各パッケージ１〜６は、すべて冷却器３０上面の実装面３０ａに実装されている。各パッケージ１〜６の配置に関しては、図１の配置構成図に示した通りであり、第１から第４のＩＧＢＴのパッケージ１〜４は、第１の直線α上に整列するように配置されている。

第１から第４のＩＧＢＴのパッケージ１〜４は、コレクタＣが３つ、エミッタＥが３つというように各々同極の３つの接続端子を有している。各接続端子は、第１の直線αに平行な面である実装面３０ａに対して垂直に立設する方向（すなわち、図６の上方）を向くように突出して形成されている。
第１，第２の結合ダイオード５，６のカソードＫ，アノードＡの接続端子は各々１つが設けられている。そして、結合ダイオード５，６のカソードＫ，アノードＡの間には、絶縁バリア５ａ，６ａが立設されている。この絶縁バリア５ａ，６ａは、垂直方向に延びる平板状をなし、接続端子と同じ方向、つまり実装面３０ａに対して垂直に立設する方向（すなわち、図６の上方）を向くように突出して形成されている。

このように、各パッケージ１〜６は、各々の接続端子がすべて実装面３０ａに対して垂直に立設する方向を向くようにして配置されている。そのため、後で詳しく述べるように平板状の積層バスバー４０に容易に接続することができる。また、第１から第４のＩＧＢＴのパッケージ１〜４の３つの同極の接続端子は、第１の直線αに対して直交する方向に並んで設けられている。これは、接続端子間のインダクタンスのバランスを良くするためであり、これにより接続端子間の電流バランスも良くすることができる。

これらのパッケージを実装する冷却器３０は空冷式のものであり熱伝導率の良い材料で作製され概略矩形平板状を成している。冷却器３０は、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４及び第１，第２の結合ダイオード５，６の各パッケージが発生する熱を吸収する。また、コンデンサ７，８からなる直流電源９とこの冷却器３０とは、図示しない装置の取付面である同一平面上に共に設置されている。そして、概略平板状の冷却器３０と直流電源９とは取付面からの高さが概略等しくされ、装置の薄型化が図られている。

各パッケージ間の電気的接続手段として、複数の平板状の接続板が積層されてなる積層接続板としての積層バスバー４０が設けられている。図６に示されるように、積層バスバー４０は最上面を第１層として、第１層から第３層の３層構造を成している。第１層を構成する第１の導電性接続板部４１と第２層を構成する第２の導電性接続板部４２は、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４を覆うように設けられている。第３層を構成する第３の導電性接続板部４３は、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４の配列方向に分割され、第一の分割接続板４４、第２分割接続板４５、第３分割接続板４７に分割されている。各接続板の層間には、図示しない絶縁シートがサンドイッチ状に挟み込まれ、各接続板は相互に絶縁されている。各々の接続板には、各パッケージ１〜６の各々の接続端子と電気的に接続する為に、所定の位置に穴が穿孔されている。

第１の導電性接続板部４１は、直流電源９の正極端子Ｐと第１のＩＧＢＴ１のコレクタＣとを接続している。第２の導電性接続板部４２は、第１の結合パッケージのアノード端子及び第２のダイオードパッケージのカソード端子と直流電源９の中間端子Ｍとを接続している。
４枚の分割接続板のうち、第１の分割接続板４４は、第１のＩＧＢＴ１のエミッタＥと第２のＩＧＢＴ２のコレクタＣと第１の結合ダイオード５のカソードＫと間の電気的接続を行っている。第２の分割接続板４５は、第２のＩＧＢＴ２のエミッタＥと第３のＩＧＢＴ３のコレクタＣと交流出力端子ＡＣとの間の電気的接続を行っている。

第３の分割接続板４６は、第３のＩＧＢＴ３のエミッタＥと第４のＩＧＢＴ４のコレクタＣと第２の結合ダイオード６のアノードＡとの間の電気的接続を行っている。第４の分割接続板４７は、第４のＩＧＢＴ４のエミッタＥと直流電源９の負極端子Ｎとの間の電気的接続を行っている。各接続板を流れる電流は、概ね接続点と接続点の間の最短経路を流れると思われる。

さらに、積層バスバー４０について説明する。図７は各パッケージ間の接続を行う積層バスバーの構造を示す接続板の正面図であり、図７（ａ）は第１層を構成する導電性接続板部４１、図７（ｂ）は第２層を構成する導電性接続板部４２、図７（ｃ）は第３層を構成する第１から第４の分割接続板４４〜４７を示している。各接続板の層間には、図示しない絶縁シートがサンドイッチ状に挟み込まれ、各接続板は相互に絶縁されている。図８は図１に示す３レベルインバータ回路１０１の素子パッケージ配置に第１層を構成する導電性接続板部４１を破線で付記したものである。図９は同じく第２層を構成する導電性接続板部４２を破線で付記したものである。図１０は同じく第３層を構成する第１から第４の分割接続板４４〜４７を破線で付記したものである。

ここで、第１の結合ダイオード５のカソードＫとアノードＡとの間で接続端子の突出方向（図６の上方）に立設する絶縁バリア５ａは、第１の分割接続板４４と第２の分割接続板４５との間に形成された隙間を通りぬけ、導電性接続板部４２の凸部４２ａの第１の分割接続板４４側の側部を通って接続端子の突出方向に延びている。また、第２の結合ダイオード６のカソードＫとアノードＡとの間で接続端子の突出方向（図６の上方）に立設する絶縁バリア６ａは、第３の分割接続板４６と第４の分割接続板４７との間に形成された隙間を通り、導電性接続板部４２の凸部４２ａの第３の分割接続板４６側の側部を通ってから接続端子の突出方向に延びている。すなわち、積層バスバー４０は、第１の結合ダイオード５及び第２の結合ダイオード６の絶縁バリア５ａ及び絶縁バリア６ａと干渉しないように作製されている。

また、第１の分割接続板４４は、第１の結合ダイオード５のカソードＫと接続する部分が、第２層の導電性接続板部４２の凸部４２ａと同じ高さとなるように、第１の結合ダイオード５側の一辺に段部４４ａが形成されている。また、第３の分割接続板４６は、第２の結合ダイオード６のアノードＡと接続する部分が、第２層の４２の凸部４２ａと同じ高さとなるように、第２の結合ダイオード６側の一辺に段部４６ａが形成されている。さらに、導電性接続板部４１の第１のＩＧＢＴ１側の一辺には、導電性接続板部４２と導電性接続板部４３の厚さを吸収して第１のＩＧＢＴ１と接続しやすいように段部４１ａが形成されている。
また、積層バスバー４０と直流電源９との間は、断面Ｌ字形に折り曲げられた接続板４８が設けられ、この接続板４８によって電気的に接続されている。

次に、図７の及び図６に沿って、各接続板に流れる電流について説明する。モード５からモード６へ変化する時のサージ電圧が印加される電流路、つまり図４に示した二点鎖線の電流路（ｂ）を例にして説明する。まず、直流電源９の正極端子Ｐから第１のＩＧＢＴ１のコレクタＣへ流れる電流は、図７の（ａ）に二点鎖線ｂ１で示すように、第１の導電性接続板部４１の直流電源９側から第１のＩＧＢＴ１側に長手方向に、ほぼ全体にわたって流れる。次に、第２の結合ダイオード６のカソードＫから第１の結合ダイオード５のアノードＡへ流れる電流は、図７の（ｂ）に二点鎖線ｂ２で示すように、第２の導電性接続板部４２の長手方向に、第２の導電性接続板部４２の凸部４２ａを横切るようにして流れる。また、第２の結合ダイオード６のカソードＫから直流電源９の中間端子Ｍへ流れる電流は、図７の（ｂ）に二点鎖線ｂ３で示すように第２の導電性接続板部４２の凸部４２ａから反対側の端部（直流電源９の端部）に向かって流れる。

また、第１のＩＧＢＴ１のエミッタＥから第２のＩＧＢＴ２のコレクタＣへ流れる電流は、図７の（ｃ）に二点鎖線ｂ４で示すように、第１の分割接続板４４の第１のＩＧＢＴ１側の端部を長手方向に第１のＩＧＢＴ１から第２のＩＧＢＴ２に向かって流れる。また、第２のＩＧＢＴ２のエミッタＥから第３のＩＧＢＴ３のコレクタＣへ流れる電流は、図７の（ｃ）に二点鎖線ｂ５で示すように、第２の分割接続板４５の第２のＩＧＢＴ２と第３のＩＧＢＴ３の間の部分を流れる。最後に、第３のＩＧＢＴ３のエミッタＥから第２の結合ダイオード６のアノードＡへ流れる電流は、図７の（ｃ）に二点鎖線ｂ６で示すように第３の分割接続板４６の中央部付近を長手方向と直角な方向に流れる。

このような電流路において、二点鎖線ｂ１と二点鎖線ｂ３の流れは、互いに近接して方向が逆の流れになるので、ここを流れる電流により発生する磁界は互いに打ち消し合う、これにより、相互インダクタンスが大きくなり、配線インダクタンスが減る。ｂ４，ｂ５の流れとｂ１の流れも互いに打ち消し合う。同じ効果を生み出す。
なお、説明においては、モード５からモード６へ変化する時のサージ電圧が印加される電流路、つまり図４に示した二点鎖線の電流路（ｂ）を例にして説明したが、モード２からモード３へ変化する時のサージ電圧が印加される電流路、つまり図３に示した一点鎖線の電流路（ａ）の場合も概略同様である。

以上のように本実施形態のレベルインバータ回路１０１においては、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４は、第１の直線α上に整列するように、且つ接続端子が実装面３０ａに直交する向きに配置され、また、第１，第２の結合ダイオード５，６は、第１の直線αに対して直交する方向でＩＧＢＴ１〜４の接続端子より外方となる位置に離して配置され、積層バスバー４０は、少なくとも複数のＩＧＢＴ１〜４の接続端子を覆うように形成され、複数のＩＧＢＴ１〜４の接続端子を相互に電気的に接続する。そして、第１，第２の結合ダイオード５，６が、複数のＩＧＢＴ１〜４と同一の直線上に存在しないので、たとえ第１，第２の結合ダイオード５，６がカソード−アノード間に絶縁バリアを有するものであっても、ＩＧＢＴ１〜４を、例えば単純な平板状の積層バスバー４０にて相互に必要な接続することができる。また、複数のＩＧＢＴ１〜４は、第１の直線αに沿ってパッケージ列を形成するように並べられるので、各電流路の往路と復路の離間距離を或る程度小さくすることができ、電流路に存在する配線インダクタンスを減少させることができる。これにより、スナバ回路を使用することなしにターンオフサージ電圧を抑制することができる。

また、直流電源９は、ほぼ第１の直線αに沿って配置されているので、ＩＧＢＴ１〜４から直流電源９方向に延びる電流路を、ＩＧＢＴ１〜４間に形成される電流路と平行に且つ近づけて形成することができ、配線インダクタンスをさらに低減することができる。
また、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４が配列された平面に対してほぼ平行となるように配置された平板状の接続板が積層されてなる積層バスバー４０によって、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４が電気的に接続されているので、積層バスバー４０の構造が簡単になるとともに、積層バスバー４０をスペーサ等を使用せずに直接接続することができ、スペーサで発生する配線インダクタンスを無くすことができる。また、伝送線路の形成が容易となりコストダウンを図ることができるとともに、各電流路（ａ），（ｂ）の往路と復路の離間距離を小さくすることができ、電流路（ａ），（ｂ）に存在する配線インダクタンスをさらに低減することができる。

さらに、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４及び第１，第２の結合ダイオード５，６を搭載する概略平板状の冷却器３０と直流電源９とが同一平面上に配置されているので、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４と、第１，第２の結合ダイオード５，６と、直流電源９とがほぼ同一平面上に配置されることとなり、装置の薄型化を図ることができる。
さらにまた、本実施形態の３レベルインバータ回路１０１は、第１から第４のスイッチング素子としてＩＧＢＴ１〜４を使用している。そのため、小形・軽量化、低損失・高効率化、騒音・高調波・トルク変動防止、信頼性の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態の３レベルインバータ装置１００は、第１，第２の３レベルインバータ回路１０１，１０２を有し、この２個の３レベルインバータ回路１０１，１０２の直流電源９、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４及び第１，第２の結合ダイオード５，６は、第１から第４のＩＧＢＴ１〜４のスイッチング素子列に平行な直線αに対して線対称に配置されているので、電流分担が良好な２並列型の３レベルインバータ装置とすることができる。
なお、実施形態の積層接続板である積層バスバー４０は３層構造であるが、積層接続板は３層に限らずさらにこれ以上のものであってもよい。

次にこの発明の第２の実施形態を図１１から図１７について説明する。この第２の実施形態では、単相の３レベルインバータ装置となっている。また、ＩＧＢＴ、結合ダイオード及び直流電源の配置も、第１の実施形態のものと異なっている。
図１１では、単相の各相について、理解が容易なように第１の実施形態のものに対応して各素子に符号ａ，ｂを追加して示している。
図１２は図１１に示した３レベルインバータ装置２００の素子パッケージ配置及びパッケージ間接続を示す構成図である。図１２において、本実施形態の３レベルインバータ装置２００は、第１の３レベルインバータ回路２０１と第２の３レベルインバータ回路２０２とを有している。そして、この回路２０１と回路２０２とが互いに所定の接続をされて図１１の回路を構成している。

第１の３レベルインバータ回路２０１は、第１から第４のＩＧＢＴとして、ＩＧＢＴ１ａ〜４ａを有している。第１のＩＧＢＴ１ａのコレクタＣ１は直流電源９の正極端子Ｐに接続され、同エミッタＥ１は第２のＩＧＢＴ２ａのコレクタＣ２とともに端子Ｃ２Ｅ１として、第１の結合ダイオード５ａのカソードＫに接続されている。第１の結合ダイオード５ａのアノードＡは、第２の結合ダイオード６ａのカソードＫとともに直流電源９の中間端子Ｍに接続されている。第２のＩＧＢＴ２ａのエミッタＥ２は交流出力端子ＡＣ１に接続されている。

また、第３のＩＧＢＴ３ａのコレクタＣ１は交流出力端子ＡＣ１に接続され、同エミッタＥ１は第４のＩＧＢＴ４ａのコレクタＣ２とともに端子Ｃ２Ｅ１として、第２の結合ダイオード６ａのアノードＡに接続されている。第２の結合ダイオード６ａのカソードＫは直流電源９の中間端子Ｍに接続されている。第４のＩＧＢＴ４ａのエミッタＥ２は直流電源９の負極端子Ｎに接続されている。

第１の３レベルインバータ回路２０２は、第１から第４のＩＧＢＴとして、ＩＧＢＴ１ｂ〜４ｂを有している。第１のＩＧＢＴ１ｂのコレクタＣ１は直流電源９の正極端子Ｐに接続され、同エミッタＥ１は第２のＩＧＢＴ２ｂのコレクタＣ２とともに端子Ｃ２Ｅ１として、第１の結合ダイオード５ｂのカソードＫに接続されている。第１の結合ダイオード５ｂのアノードＡは、第２の結合ダイオード６ｂのカソードＫとともに直流電源９の中間端子Ｍに接続されている。第２のＩＧＢＴ２ｂのエミッタＥ２は交流出力端子ＡＣ２に接続されている。

また、第３のＩＧＢＴ３ｂのコレクタＣ１は交流出力端子ＡＣ２に接続され、同エミッタＥ１は第４のＩＧＢＴ４ｂのコレクタＣ２とともに端子Ｃ２Ｅ１として、第２の結合ダイオード６ｂのアノードＡに接続されている。第２の結合ダイオード６ｂのカソードＫは直流電源９の中間端子Ｍに接続されている。第４のＩＧＢＴ４ｂのエミッタＥ２は直流電源９の負極端子Ｎに接続されている。

本実施形態の第１の３レベルインバータ回路２０１においては、第１，第２のＩＧＢＴ１ａ，２ａが、２つのＩＧＢＴが１つとなるようにパッケージ化され、所謂２イン１パッケージである第１のパッケージ１１ａとされている。第３，第４のＩＧＢＴ３ａ，４ａは、同じく第２のパッケージ１２ａとされている。第１，第２の結合ダイオード５ａ、６ａは、同じく第３のパッケージ１３ａとされている。各パッケージは、各々細長矩形平板状を成している。そして、第１のパッケージ１１ａと第２のパッケージ１２ａとが平行に配置され、この２つのパッケージ１１ａ，１２ａとともにコ字形をなすように、第３のパッケージ１３ａが配置されている。さらに詳細には、平行に配置された第１，第２のパッケージ１１ａ，１２ａのＣ２Ｅ１側に第３のパッケージ１３ａが両者に対して直角に配置されている。

そして、本実施形態においては、このような配置とされているため、３個の２イン１パッケージの配置面積が小さくなり、各々の素子第１から第４のＩＧＢＴ１ａ〜４ａ及び第１，第２の結合ダイオード５ａ、６ａはより集積することとなる。そのため、より面積効率が高くなるとともに、電流路の長さを短くできる。その結果、電流路に存在する配線インダクタンスを低減することができる。
なお、第２の３レベルインバータ回路２０２においても同様である。
本実施形態の３レベルインバータ装置２００において、転流動作の中で最も配線インダクタンスが大きくなる時は、第１の実施形態と同様に、モード２からモード３へ変化する時とモード５からモード６への変化する時である。

モード２からモード３へ変化する時のサージ電圧が印加される電流路（ｃ）を、図１３に太線の一点鎖線にて示す。また、モード５からモード６へ変化する時のサージ電圧が印加される電流路（ｄ）を図１４に太線の二点鎖線にて示す。これらの電流路（ｃ）及び（ｄ）に発生する配線インダクタンスを小さくするには、第１の実施形態と同様に、その配線長さを短くするとともに、電流路を互いに近接する往復路で形成し、当該往復路を流れる電流により発生する磁界を互いに打ち消し合うようにする方法が有効である。

図１５は本実施形態の３レベルインバータ装置２００の斜視図である。本実施形態においては、第１の３レベルインバータ回路２０１の第１から第３のパッケージ１１ａ〜１３ａ及び第２の３レベルインバータ回路２０２の第１から第３のパッケージ１１ｂ〜１３ｂの全てのパッケージが、冷却器３０の上面の実装面３０ａに実装されている。各素子の配置に関しては、図１２の配置構成図で示した通りであり、スイッチ部品としての４つのパッケージ１１ａ，１２ａ，１２ｂ，１３ｂが第１の直線αに沿ってパッケージ列を形成するように並べられている。

冷却器３０は、各パッケージ１１ａ〜１３ａ、パッケージ１１ｂ〜１３ｂが発生する熱を吸収する。また、コンデンサ７，８は、図示しない装置の取付面である同一平面上にこの冷却器３０とともに設置されている。このように、本実施形態においては、第１の３レベルインバータ回路２０１の第１から第３のパッケージ１１ａ〜１３ａ及び第２の３レベルインバータ回路２０２の第１から第３のパッケージ１１ｂ〜１３ｂの全てのパッケージが冷却器３０に搭載されている。そしてこの冷却器３０と直流電源９とが同一平面上に配置されている。直流電源９は、コンデンサ７，８の高さが冷却器３０の高さ（厚さ）と相殺されて、コンデンサ７，８の接続端子と各パッケージの接続端子とが同一平面上になるように配置されている。このようにして、装置の薄型化が図られている。

実装されたパッケージの上部に、パッケージ間の必要な電気的接続をする積層バスバー５０が設けられている。積層バスバー５０は、第１の実施形態の積層バスバー４０と同じように複数の平板状の接続板が積層されて作製されている。この積層バスバー５０によって、各パッケージ１１ａ〜１３ａ、パッケージ１１ｂ〜１３ａ及び直流電源９が電気的に接続されている。

そして、本実施形態においては、また、第１，第２のＩＧＢＴ１ａ，２ａ、第３，第４のＩＧＢＴ３ａ，４ａ及び第１，第２の結合ダイオード５ａ，６ａが、それぞれ細長状の１個のパッケージとされ、この３個のパッケージがコ字形を成すように配置されているので、電流路の長さを短くできるとともに、各電流路の往路と復路の離間距離を小さくすることができ、電流路に存在する配線インダクタンスを低減させている。

図１６は本実施形態の３レベルインバータ装置２００から、第１層と第２層の積層接続板部を外した様子を示す正面図である。図１７は各パッケージ間の接続を行う積層バスバーを構成する各接続板部の正面図であり、図１７（ａ）は第１層を構成する積層接続板部、図１７の（ｂ）は第２層を構成する積層接続板部、図１７（ｃ）は第３層を構成する積層接続板部を示す正面図である。

第３層の分割接続板５３ａは、交流出力端子ＡＣ１とＩＧＢＴ２ａのエミッタＥ２とＩＧＢＴ３ａのコレクタＣ１との間の電気的接続を行っている。第３層の分割接続板５３ｂは、交流出力端子ＡＣ２とＩＧＢＴ２ｂのエミッタＥ２とＩＧＢＴ３ｂのコレクタＣ１との間の電気的接続を行っている。
第３層の分割接続板５４ａは、ＩＧＢＴ２ａのコレクタ（ＩＧＢＴ１ａのエミッタ）Ｃ２Ｅ１と結合ダイオード５ａのカソードＫとの間の電気的接続を行っている。第３層の分割接続板５４ｂは、ＩＧＢＴ２ｂのコレクタ（ＩＧＢＴ１ｂのエミッタ）Ｃ２Ｅ１と結合ダイオード５ｂのカソードＫとの間の電気的接続を行っている。

第３層の分割接続板５５ａは、結合ダイオード６ａのアノードＡとＩＧＢＴ４ａのコレクタ（ＩＧＢＴ３ａのエミッタ）Ｃ２Ｅ１との間の電気的接続を行っている。第３層の分割接続板５５ｂは、結合ダイオード６ｂのアノードＡとＩＧＢＴ４ｂのコレクタ（ＩＧＢＴ３ｂのエミッタ）Ｃ２Ｅ１との間の電気的接続を行っている。
第３層の分割接続板５６は、結合ダイオード６ａのカソードＫと、結合ダイオード６ｂのカソードＫと直流電源９の中間端子Ｍとの間の電気的接続を行っている。第２層の接続板５５は、ＩＧＢＴ４ａのエミッタＥ２とＩＧＢＴ４ｂのエミッタＥ２と直流電源９の負極端子Ｎとの間の電気的接続を行っている。第１層の積層接続板部５１は、ＩＧＢＴ１ａのコレクタＣ１とＩＧＢＴ１ｂのコレクタＣ１と直流電源９の正極端子Ｐとの間の電気的接続を行っている。

図１７に図１４に示した二点鎖線の電流路（ｄ）の経路を付記している。図中（ａ）に示す第１層を構成する接続板と（ｃ）に示す第３層を構成する接続板において、流れる電流の経路が一部分において重なる部分がある。また、この重なる部分のうち、方向が逆で互いに近づいている箇所がある。このような箇所においては、磁界が互いに打ち消し合い或る程度の配線インダクタンスの低減を見込むことができる。

なお、図１３に示した一点鎖線の電流路（ｃ）においても概略同様である。
さらに、本実施形態の３レベルインバータ装置２００は、スイッチ部品として２個のスイッチング素子がパッケージされたものを使用している。そのため、複数のスイッチング素子をさらに面積効率よく、容易に実装することができる。
なお、パッケージ化されるスイッチング素子は２個に限らずさらに多くのスイッチング素子をパッケージ化すれば、さらに面積効率が良くなることは言うまでもない。

図１８はこの発明の第２の実施形態の３レベルインバータ装置の他の例を示す回路図である。この３レベルインバータ装置３００においては、第２のＩＧＢＴ２ａ，２ｂのエミッタ及び第３のＩＧＢＴ３ａ，３ｂのコレクタは、１個の交流出力端子ＡＣに接続されている。上述の３レベルインバータ装置２００が、ＡＣ１とＡＣ２の２出力とされているのに対して、この３レベルインバータ装置３００は、１出力とされている。このような構成の３レベルインバータ装置３００においても、上述の３レベルインバータ装置２００と同様な効果を得ることができる。

このような構成の３レベルインバータ回路２０１は、直流電源９、複数のパッケージ１１ａ〜１３ａ、結合ダイオード５ａ，６ａ、及びこれらの電気構成部品を相互に電気的に接続する積層バスバー５０を有している。そして、直流電源９は、正極端子Ｐと中間端子Ｍと負極端子Ｎとを有し、複数のパッケージは、正極端子Ｐと交流出力端子ＡＣ１との間に順次直列に接続された第１，第２のＩＧＢＴ１ａ，２ａがパッケージ化された第１のパッケージ１１ａと、交流出力端子ＡＣ１と負極端子Ｎとの間に順次直列に接続された第３，第４のＩＧＢＴ３ａ，４ａとがパッケージ化された第２のパッケージ１２ａとを有し、さらに、第１，第２のＩＧＢＴ１ａ，２ａの接続点と中間端子Ｍとの間に接続された第１の結合ダイオード５ａと、第３，第４のＩＧＢＴ３ａ，４ａの接続点と中間端子Ｍとの間に接続された第２の結合ダイオード６ａとがパッケージ化された第３のパッケージ１３ａとを含み、第１，第２及び第３のパッケージ１１ａ〜１３ａは、それぞれ細長状をなし、第１，第２のパッケージ１１ａ，１２ａが第１の直線αに直交するように且つ互いに平行となるように配置され、両パッケージ１１ａ，１２ａの端部に第３のパッケージ１３ａが第１の直線αに平行となるように配置され、第１，第２及び第３のパッケージ１１ａ〜１３ａがコ字形を形成するように配置されている。

また、第１，第２及び第３のパッケージ１１ａ〜１３ａがコ字形を形成するように配置されているので、さらに面積率、集約率を向上させることができる。
また、この実施形態の３レベルインバータ装置２００においては、第１，第２の３レベルインバータ回路２０１，２０２は、互いに併設されているので、各回路２０１，２０２への電流分担が良好になるばかりか、各素子を並列接続構成とすることにより大電流定格の３レベルインバータ装置とすることができる。３レベルインバータ装置３００においても同様である。

なお、上述第１の実施形態及び第２の実施形態の３レベルインバータ装置は、それぞれ２つの３レベルインバータ回路を有しているが、どちらか一つの回路のみでも所定の効果が得られることは言うまでもない。また、スイッチング素子としてＩＧＢＴを使用しているが、他のスイッチング素子、例えば、トランジスタ、インテリジェントパワーモジュールあるいはＦＥＴ等であっても所定の効果を得ることができる。各素子の並列個数は第２の実施形態で説明した２個の場合に限られるものではない。

第１の実施形態の３レベルインバータ装置の素子パッケージ配置及びパッケージ間接続を示す構成図である。 第１の実施形態の３レベルインバータ回路の回路図であり、また同回路のモード１〜モード６の各電流モードにおける各電流経路を説明する図である。それぞれ（ア）はモード１からモード２へ変化する時の電流経路、（イ）はモード２からモード３へ変化する時の電流経路、（ウ）はモード４からモード５へ変化する時の電流経路、（エ）はモード５からモード６へ変化する時の電流経路を説明する図である。 図１に示す３レベルインバータ回路の素子パッケージ配置に、モード２からモード３へ変化する時の電流経路を一点鎖線で付記した図である。 図１に示す３レベルインバータ回路の素子パッケージ配置に、モード５からモード６へ変化する時の電流経路を二点鎖線で付記した図である。 第１の実施形態の３レベルインバータ回路の斜視図である。 各パッケージ間の電気的接続の構造を示す図５の分解斜視図である。 各パッケージ間の接続を行う積層バスバーを構成する各接続板の正面図である。それぞれ（ａ）は第１層を構成する導電性接続板部、（ｂ）は第２層を構成する導電性接続板部、（ｃ）は第３層を構成する導電性接続板部を示す図である。 図１に示す３レベルインバータ回路の素子パッケージ配置に接続板の第１層を形成する導電性接続板部を破線で付記した図である。 図１に示す３レベルインバータ回路の素子パッケージ配置に接続板の第２層を形成する導電性接続板部を破線で付記した図である。 図１に示す３レベルインバータ回路の素子パッケージ配置に接続板の第３層を形成する各分割接続板を破線で付記した図である。 第２の実施形態の３レベルインバータ装置の回路図である。 第２の実施形態の３レベルインバータ装置の素子パッケージ配置及びパッケージ間接続を示す構成図である。 図１２に示す３レベルインバータ回路の素子パッケージ配置に、モード２からモード３へ変化する時の電流経路を一点鎖線で付記した図である。 図１２に示す３レベルインバータ回路の素子パッケージ配置に、モード５からモード６へ変化する時の電流経路を二点鎖線で付記した図である。 第２の実施形態の３レベルインバータ装置の斜視図である。 第２の実施形態の３レベルインバータ装置の第２層と第３層の接続板を外した様子を示す正面図である。 各パッケージ間の接続を行う積層バスバーを構成する各接続板の正面図である。 第２の実施形態の３レベルインバータ装置の他の例を示す回路図である。

符号の説明

１〜４，１ａ〜４ａ，１ｂ〜４ｂ 第１から第４のＩＧＢＴ（第１から第４のスイッチ素子、素子パッケージ）、５，５ａ，５ｂ 第１の結合ダイオード（ダイオードパッケージ）、６，６ａ，６ｂ 第２の結合ダイオード（ダイオードパッケージ）、７，８ コンデンサ、９ 直流電源、１１ａ〜１３ａ，１１ｂ〜１３ｂ 第１から第３のパッケージ、３０ 冷却器、４０，５０ 積層バスバー（接続手段）、４１〜４３ 第１から第３の導電性接続板部、４４〜４７ 第１から第４の分割接続板、１００，２００ ３レベルインバータ装置、１０１，１０２，２０１，２０２ ３レベルインバータ回路。

Claims (6)

1. スイッチング素子を内蔵した複数の素子パッケージと、結合ダイオードを内蔵した複数のダイオードパッケージとを載置面に配置し、各パッケージの接続端子を、積層接続板を介して接続するようにした３レベルインバータ回路において、
   前記複数の素子パッケージをその入力側接続端子及び出力側接続端子が直線に沿うように配置して素子パッケージ列を形成すると共に、前記複数のダイオードパッケージを前記素子パッケージ列の配列方向と直交する方向に離間させて配置することを特徴とする３レベルインバータ回路。
2. 前記素子パッケージ列の一端側に直流電源を並設し、該直流電源の電源端子と前記素子パッケージ及び前記ダイオードパッケージの接続端子との間を、少なくとも当該ダイオードパッケージのアノード端子及びカソード端子の中間部が露出するように前記積層接続板で覆って、電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の３レベルインバータ回路。
3. 前記複数の素子パッケージは、前記直流電源とは反対側から直流電源に向かって配列された第１、第２、第３及び第４の４つの素子パッケージで構成され、第１〜第４の素子パッケージの夫々は１つのスイッチング素子を内蔵し、前記複数のダイオードパッケージは、第２及び第３の素子パッケージの配列方向と直交する方向に所定距離離れて配置された第１及び第２のダイオードパッケージで構成され、第１及び第２のダイオードパッケージは１つの結合ダイオードを内蔵していることを特徴とする請求項２に記載の３レベルインバータ回路。
4. 前記積層接続板は、前記直流電源の正極端子と前記第１の素子パッケージの正極側端子とを接続し、且つ第１〜第４の素子パッケージを覆う第１の導電性接続板部と、前記第１のダイオードパッケージのアノード端子及び第２のダイオードパッケージのカソード端子と前記直流電源の中間端子とを接続し、且つ第１〜第４の素子パッケージを覆う第２の導電性接続板部と、その他の端子を接続する第３の導電性接続板部とが絶縁板部を介して積層された構造を有することを特徴とする請求項３に記載の３レベルインバータ回路。
5. 前記第３の導電性接続板部は、前記第１の素子パッケージの負極側端子、第２の素子パッケージの正極側端子及び第１のダイオードパッケージのカソード端子を接続する第１の分割接続板と、第２の素子パッケージの負極側端子及び第３の素子パッケージの正極側端子を接続し、且つ交流出力端子を有する第２の分割接続板と、第３の素子パッケージの負極側端子、第４の素子パッケージの正極側端子及び第２のダイオードパッケージのアノードを接続する第３の分割接続板と、第４の素子パッケージの負極側端子と直流電源の負極端子とを接続する第４の分割接続板とで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の３レベルインバータ回路。
6. 前記複数の素子パッケージと前記複数のダイオードパッケージは、夫々２つのスイッチング素子を内蔵し、夫々細長状をなし、前記複数の素子パッケージは夫々長手方向を前記直線に直交して配置し、隣り合う２個の前記素子パッケージに対して、前記１個のダイオードパッケージを、３個のパッケージがコ字型となるように配置したことを特徴とする請求項１に記載の３レベルインバータ回路。

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